Hoewel graniet een belangrijk materiaal is geworden in CNC-apparatuur voor numerieke besturing vanwege zijn unieke eigenschappen, kunnen de inherente nadelen ervan ook van invloed zijn op de prestaties van de apparatuur, de verwerkingsefficiëntie en de onderhoudskosten. Hieronder volgt een analyse van de specifieke gevolgen van de tekortkomingen van graniet vanuit verschillende dimensies:
Ten eerste is het materiaal zeer broos en gevoelig voor breuk en beschadiging
Belangrijkste nadeel: Graniet is een natuursteen en in principe een bros materiaal met een slechte slagvastheid (de slagvastheidswaarde bedraagt ongeveer 1-3 J/cm², wat veel lager is dan de 20-100 J/cm² van metalen).
Impact op CNC-apparatuur:
Installatie- en transportrisico's: Tijdens de montage of het gebruik van de apparatuur, bij een botsing of val, zijn granieten onderdelen (zoals voetstukken en geleiderails) gevoelig voor scheuren of afgebrokkelde hoeken, wat leidt tot een afname van de nauwkeurigheid. Als het granieten platform van een drie-coördinatenmeetmachine bijvoorbeeld verborgen scheuren ontwikkelt door onjuist gebruik tijdens de installatie, kan dit leiden tot een geleidelijke verslechtering van de vlakheid na langdurig gebruik, wat de meetresultaten beïnvloedt.
Verborgen gevaren in het verwerkingsproces: Wanneer CNC-apparatuur plotseling overbelast raakt (bijvoorbeeld doordat het gereedschap tegen het werkstuk botst), kunnen de granieten geleiderails of werktafels kapotgaan omdat ze de onmiddellijke impactkracht niet meer kunnen weerstaan. Hierdoor moet de apparatuur worden stilgelegd voor onderhoud en kan er zelfs een reeks nauwkeurigheidsstoringen ontstaan.
In de tweede plaats beperkt de hoge verwerkingsmoeilijkheid het ontwerp van complexe structuren
Belangrijkste nadelen: Graniet heeft een hoge hardheid (6-7 op de schaal van Mohs) en moet worden geslepen en bewerkt met speciaal gereedschap, zoals diamant slijpschijven. Hierdoor is de verwerkingsefficiëntie laag (de freesefficiëntie is slechts 1/5 tot 1/3 van die van metalen materialen) en zijn de kosten voor het bewerken van complexe, gebogen oppervlakken hoog.
Impact op CNC-apparatuur:
Beperkingen in het structurele ontwerp: Om verwerkingsproblemen te voorkomen, worden granieten componenten meestal ontworpen in eenvoudige geometrische vormen (zoals platen, rechthoekige geleiderails), waardoor het moeilijk is om complexe binnenholtes, lichtgewicht verstevigde platen en andere structuren te realiseren die kunnen worden gerealiseerd door te gieten/snijden met metalen materialen. Dit leidt ertoe dat het gewicht van de granieten basis vaak te hoog is (10%-20% zwaarder dan gietijzer voor hetzelfde volume), wat de totale belasting van de apparatuur kan verhogen en de dynamische respons tijdens hogesnelheidsbewegingen kan beïnvloeden.
Hoge onderhouds- en vervangingskosten: Wanneer er lokale slijtage of schade optreedt aan granieten onderdelen, is het moeilijk om deze te repareren met methoden zoals lassen of snijden. Meestal moet het hele onderdeel worden vervangen en moeten de nieuwe onderdelen opnieuw worden geslepen en gekalibreerd voor nauwkeurigheid, wat resulteert in langdurige stilstand (een enkele vervanging kan 2-3 weken duren) en een aanzienlijke stijging van de onderhoudskosten.
Iii. Onzekerheid van natuurlijke texturen en interne defecten
Belangrijkste nadeel: Graniet is een natuurlijk mineraal en heeft oncontroleerbare interne scheuren, poriën of minerale verontreinigingen. Bovendien is de uniformiteit van het materiaal tussen de verschillende aderen zeer wisselend (de dichtheid kan oplopen tot ±5%, de elasticiteitsmodulus kan oplopen tot ±8%).
Impact op CNC-apparatuur:
Risico op stabiliteit van de precisie: Als het bewerkingsgebied van het onderdeel interne scheuren vertoont, kunnen deze scheuren bij langdurig gebruik door spanning uitzetten, wat leidt tot lokale vervorming en de nauwkeurigheid van de apparatuur beïnvloedt. Als de granieten geleiderails van een CNC-slijpmachine bijvoorbeeld verborgen luchtgaten hebben, kunnen deze geleidelijk instorten onder hoogfrequente trillingen, wat resulteert in een te grote rechtheidsfout in de geleiderails.
Verschillen in batchprestaties: Granietmaterialen uit verschillende batches kunnen fluctuaties in belangrijke indicatoren ervaren, zoals de thermische uitzettingscoëfficiënt en dempingsprestaties, als gevolg van verschillen in minerale samenstelling. Dit beïnvloedt de consistentie van de batchproductie door apparatuur. Bij geautomatiseerde productielijnen die de interactie tussen meerdere apparaten vereisen, kunnen dergelijke verschillen leiden tot een grotere spreiding in de verwerkingsnauwkeurigheid.
Ten vierde is het zwaar, wat de dynamische prestaties van de apparatuur beïnvloedt
Belangrijkste nadeel: Graniet heeft een hoge dichtheid (2,6-3,0 g/cm³) en het gewicht ervan is ongeveer 1,2 keer dat van gietijzer en 2,5 keer dat van een aluminiumlegering bij hetzelfde volume.
Impact op CNC-apparatuur:
Bewegingsreactievertraging: In hogesnelheidsbewerkingscentra of vijfassige machines zal de grote massa van de granieten basis de belastingstraagheid van de lineaire motor/leidspindel vergroten, wat resulteert in een dynamische reactievertraging tijdens het versnellen/vertragen (waardoor de start-/stoptijd met 5% tot 10% kan toenemen), wat van invloed is op de verwerkingsefficiëntie.
Verhoogd energieverbruik: Voor de aandrijving van zware granieten componenten zijn krachtigere servomotoren nodig, wat het totale energieverbruik van de apparatuur verhoogt (werkelijke metingen tonen aan dat het energieverbruik van granieten basisapparatuur onder dezelfde werkomstandigheden 8%-12% hoger ligt dan dat van gietijzeren apparatuur). Langdurig gebruik zal de productiekosten verhogen.
Vijf, het vermogen om thermische schokken te weerstaan is beperkt
Belangrijkste nadeel: Graniet heeft weliswaar een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, maar de thermische geleidbaarheid is slecht (met een thermische geleidbaarheid van slechts 1,5-3,0 W/(m · K), ongeveer 1/10 van die van gietijzer) en plotselinge lokale temperatuurveranderingen kunnen thermische spanningen veroorzaken.
Impact op CNC-apparatuur:
Temperatuurverschil in het verwerkingsgebied: als de snijvloeistof een lokaal gebied van de granieten werktafel concentreert, kan dit een temperatuurverschil (zoals een temperatuurverschil van 5-10℃) tussen dit gebied en het omliggende gebied veroorzaken, wat leidt tot een kleine thermische vervorming (de vervorming kan 1-3 μm bedragen), wat van invloed is op de nauwkeurigheid van precisiebewerkingen (zoals het slijpen van tandwielen op micronniveau).
Risico op thermische vermoeidheid op de lange termijn: In werkplaatsomgevingen met frequent opstarten en uitschakelen of grote temperatuurverschillen tussen dag en nacht, kunnen granieten onderdelen door herhaaldelijke thermische uitzetting en krimp microscheuren ontwikkelen, waardoor de structurele stijfheid geleidelijk afneemt.
Geplaatst op: 24 mei 2025